第3章钢结构的连接 (2)精选PPT.ppt
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1、第3章钢结构的连接第1页,本讲稿共67页3.1 3.1 钢结构连接的种类及其特点钢结构连接的种类及其特点a)NNNNc)NNb)螺栓连接铆钉连接焊接连接连接方法优 点缺 点 焊 接对几何形体适应性强,构造简单,不削弱截面,省材省工,易于自动化,工效高,焊接残余应力大且不易控制,焊接变形大对材质要求高,焊接程序严格,质量检验工作量大铆 接传力可靠,韧性和塑性好,质量易于检查,抗动力荷载好 费钢、费工,逐渐被高强螺栓取代普通螺栓连接 装卸便利,设备简单 螺栓精度低时不宜受剪,螺栓精度高时加工和安装难度较大高强螺栓连接 加工方便,对结构削弱少,可拆换,能承受动力荷载,耐疲劳,塑性、韧性好 摩擦面处理
2、,安装工艺略为复杂,造价略高 第2页,本讲稿共67页 焊焊条条与与局局部部焊焊件件熔熔化化、冷冷却却,凝凝结结成成焊焊缝缝。是现代钢结构最主要的连接方法。是现代钢结构最主要的连接方法。3.2 3.2 焊缝连接焊缝连接一、焊接方法一、焊接方法一、焊接方法一、焊接方法 电弧焊电弧焊(1)(1)手工电弧焊手工电弧焊(2)(2)自动半自动埋弧电弧焊自动半自动埋弧电弧焊(3)CO(3)CO2 2气体保护焊气体保护焊以以C0C02 2为保护气体,使被熔为保护气体,使被熔 化的金属不与空气接触。化的金属不与空气接触。第3页,本讲稿共67页手工焊原理 自动焊原理第4页,本讲稿共67页二、焊缝连接的形式二、焊缝
3、连接的形式二、焊缝连接的形式二、焊缝连接的形式 1、按焊缝的性质角焊缝被连接板件2对接焊缝对接焊缝被连接板件1对接焊缝,角焊缝第5页,本讲稿共67页2、按两焊件的相对位置分 3、对接焊缝按受力与焊缝方向分a)直缝:作用力方向与焊缝方向正交 b)斜缝:作用力方向与焊缝方向斜交 第6页,本讲稿共67页3、角焊缝按受力与焊缝方向分a)端缝:作用力方向与焊缝长度方向垂直 b)侧缝:作用力方向与焊缝长度方向平行c)斜缝:作用力与焊缝长度方向斜交角焊缝的种类Na)Nb)Nc)第7页,本讲稿共67页4、按焊缝连续性a)连续焊缝:受力较好 b)断续焊缝:易发生应力集中 5、按施工位置俯焊、立焊、横焊、仰焊其中
4、以俯焊施工位置最好,所以焊缝质量也最好,仰焊最差。a)焊条平焊d)仰焊b)立焊c)横焊第8页,本讲稿共67页vv三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别1、焊缝连接的缺陷、焊缝连接的缺陷常见的缺陷形式:常见的缺陷形式:裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透第9页,本讲稿共67页焊缝质量检验方法分:焊缝质量检验方法分:外观检查、超声波探伤检外观检查、超声波探伤检 验、验、X X射线检验。射线检验。
5、2 2 2 2、焊缝质量检验、焊缝质量检验、焊缝质量检验、焊缝质量检验3 3 3 3、焊缝质量等级、焊缝质量等级、焊缝质量等级、焊缝质量等级焊缝质量分三级焊缝质量分三级:一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x x射线射线检验都合格;检验都合格;二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格;二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格;三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝需外观检查合格。第10页,本讲稿共67页vv四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法第11页,本讲稿共67页3.3 3.3 对接焊缝连接对接焊缝连接v一、对接焊缝的
6、形式和构造一、对接焊缝的形式和构造b)I型c)单边V型h)K型溶合线对接焊缝坡口的型式对接焊缝坡口的型式a)I型V型d)J型e)U型f)g)X型对接焊缝的形式对接焊缝的形式第12页,本讲稿共67页应用:板厚为应用:板厚为t t t10mm t10mm 时,用时,用 a a)、)、b)b)工字形工字形 t=10t=1020mm 20mm 时,用时,用 c c)、)、d)d)单边单边V V 、V V字形字形 t t20mm 20mm 时,用时,用 g)g)、f)f)、h)h)X X、K K、U U字形字形垫板垫板垫板加垫板的坡口为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板为防止熔化金属流淌必要时可在坡
7、口下加垫板第13页,本讲稿共67页(1)起落弧处易有焊接缺陷,所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂,除承受动力荷载外,一般不用,计算时将焊缝长度两端各减去t(t为较薄焊件的厚度)。对接焊缝的构造处理对接焊缝的构造处理引弧板b第14页,本讲稿共67页(2)变厚度板或变宽度板对接,在板的一面或两面切成坡度不大于1:4的斜面,避免应力集中。第15页,本讲稿共67页 焊缝的强度设计值 焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有关。规范给出了各种情况的焊缝强度设计值焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝钢 号组 别厚 度或直径(mm)抗 压fcw焊缝质量为下
8、列级别时,抗拉、抗弯ftw抗 剪fvw抗拉、抗压和抗剪ffw一、二级三级自动焊、半自动焊和E43 型焊条手工焊3号钢第一组第二组第三组215200190215200190185170160125115110160160160焊缝的强度设计值(N/mm2)第16页,本讲稿共67页自动焊、半自动焊和E50 型焊条手工焊16Mn钢、16Mnq钢1617252636315300290315300290270255245185175170200200200自动焊、半自动焊和E55 型焊条手工焊15MnV钢、15MnVq钢161725263635033532035033532030028527020519
9、5185220220220续表3-1a焊缝的强度设计值(N/mm2)注:自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂,应保证其熔 敷金属抗拉强度不低于相应手工焊焊条的数值。焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝钢 号组 别厚 度或直径(mm)抗 压fcw焊缝质量为下列级别时,抗拉、抗弯ffw抗 剪fvw抗拉、抗压和抗剪ffw一、二级三级第17页,本讲稿共67页v二、对接焊缝连接的计算二、对接焊缝连接的计算1.1.1.1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝NNNNlwt矩形截面引弧板b(1)正焊缝验算截面矩形,只有正应力。或(3-1)第18页,本讲稿共67页 t t
10、两连接件中较小的厚度,两连接件中较小的厚度,T T形连接时为腹板厚度形连接时为腹板厚度 ftw对接焊缝抗拉设计强度,对接焊缝抗拉设计强度,按不同质检级别定按不同质检级别定,除除3 3级质检外级质检外(为主体钢材的为主体钢材的0.850.85倍倍)与钢材同。与钢材同。fcw对接焊缝抗压设计强度,与钢材同。对接焊缝抗压设计强度,与钢材同。N N轴向拉力或压力设计值轴向拉力或压力设计值 焊缝计算长度(有引弧扳时为焊缝计算长度(有引弧扳时为 焊件宽度焊件宽度b b,引弧扳时为引弧扳时为b-2tmmb-2tmm。焊焊缝缝抗抗拉拉强强度度质质检检分分级级由由“钢钢结结构构工工程程施施工工及及验验收收规规范
11、范”规规定定,分分I I、IIII、IIIIII级级。达达到到 I I、IIII级级质质量量时时(x x光光 射射线线检检查查),焊焊缝缝抗抗拉拉设设计计强强度度和和母母材材相相同同,IIIIII级级质质量量(只只外外观观检检查查)的的抗抗拉拉设设计计强强度度约约为为I I、IIII级级的的0.850.85。或第19页,本讲稿共67页 对接连接正焊缝若加引弧板施焊,且质量达到一、二级,则无需焊缝抗拉强度验算。只有以下两种情况,才需对正焊缝进行抗拉强度验算:a.未使用引弧板施焊;b.III级焊缝质量。此时,正焊缝长度不够(b/0.85=1.18b),需改用斜焊缝增加焊缝长度。b1.18bb1.1
12、8b第20页,本讲稿共67页(2)斜焊缝验算截面矩形,有、。或 焊缝长度方向与作用力方向间夹角。焊缝长度方向与作用力方向间夹角。斜焊缝计算长度。斜焊缝计算长度。对接焊缝抗剪设计强度。对接焊缝抗剪设计强度。“规范规范”规定规定时,不检算焊缝强度。时,不检算焊缝强度。b0.67b1.2bNNlwNNtNNcosNsinN第21页,本讲稿共67页 2 2 2 2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝MMVVlwtlwt验算截面 焊缝截面的截面模量焊缝截面的截面模量 焊缝截面惯性矩焊缝截面惯性矩 焊缝计算剪应力处以上或
13、以下部分截焊缝计算剪应力处以上或以下部分截 面对中性轴的面积矩面对中性轴的面积矩 分别验算、(1)焊缝验算截面为矩形有、。(3-2)(3-3)第22页,本讲稿共67页(2)焊缝验算截面为工字形对接焊缝MMVV验算截面.1 问题特点:在腹板和翼缘连接处(1点),、均较大。除按式(3-2,3-3)对max、max进行检算外,还要用最大折算应力进行检算。折算应力检算公式:规范规定采用以下公式:第23页,本讲稿共67页 1 1、1 1受拉区受拉区1 1点的正应力、剪应力。点的正应力、剪应力。系数系数1.11.1考虑折算应力发生在焊缝局部,设计强度提高考虑折算应力发生在焊缝局部,设计强度提高10%10%
14、。(3-4)第24页,本讲稿共67页例3-1 设计牛腿与钢柱间连接的对接焊缝。钢材A3F,焊条E43型,手工焊,焊缝质量三级。验算焊缝强度。偏心力N=400kN(间接动力荷载引起),e=25cm。NVM11.1202036010200例3-1 图第25页,本讲稿共67页V=N=400kN,M=Ne=40025=10000kN-cm (2)(2)强度验算强度验算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值查规范,查规范,f ft tw w=185,=185,f fv vw w=125=125 (书书p.340,p.340,附表附表1-21-2)最大应力验算最大应力验算 计算计算(1)计算截面几何量与外
15、力)计算截面几何量与外力第26页,本讲稿共67页折算应力验算折算应力验算1点弯曲正应力和剪应力点弯曲正应力和剪应力1 1点折算应力点折算应力满足验算要求。满足验算要求。第27页,本讲稿共67页例3-2 课本P53NVM第28页,本讲稿共67页3.4 3.4 角焊缝连接角焊缝连接v一、角焊缝的形式和构造一、角焊缝的形式和构造1、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分)(1)直角焊缝(a)普通焊缝(b)平坡焊缝(c)深熔焊缝 一般采用(a)。但(a)应力集中较严重,在承受动力荷载时采用(b)、(c)。a)c)b)第29页,本讲稿共67页 直角焊缝:直角焊缝:=90=900 0a)普通焊缝b)平焊缝c)凹
16、焊缝 普通焊缝:普通焊缝:两焊脚尺寸都等于两焊脚尺寸都等于h hf f ,常用。但应力集中较严重常用。但应力集中较严重 (a a、b b处材料突变严重)。处材料突变严重)。平焊缝:平焊缝:是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.51.5h hf f而成。易焊,应而成。易焊,应 力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。凹焊缝:凹焊缝:两边的焊缝宽度被加宽成凹面,应力集中小,用于受两边的焊缝宽度被加宽成凹面,应力集中小,用于受 动荷的结构中可提高疲劳强度,但手工焊费工。动荷的结构中可提高疲劳强度,但手工焊费工。ab第30页,本讲稿共67页45BACE
17、Dhfhfhe图中,图中,h hf f焊脚尺寸,焊脚尺寸,h he e焊缝有效厚度。焊缝有效厚度。并有,并有,h he e=0.7h=0.7hf f,h he e总是总是45450 0斜面上的最小高度。斜面上的最小高度。第31页,本讲稿共67页(2)斜角角焊缝 主要用于钢管连接中主要用于钢管连接中我们主要讨论直角焊缝我们主要讨论直角焊缝(d)斜锐角焊缝d)e)(e)斜钝角焊缝f)(f)斜凹面角焊缝第32页,本讲稿共67页 直角角焊缝的种类Na)Nb)Nc)侧焊缝侧焊缝(a a图):外力与焊缝轴线平行,图):外力与焊缝轴线平行,端焊缝端焊缝(b b图):外力与焊缝轴线垂直,图):外力与焊缝轴线垂
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